Reaktyvinis kuras, gyvūnų pašarai tarp galimų produktų iš dumblių – ScienceDaily

Eksperimentinė mRNR ŽIV vakcina yra saugi, rodo daug žadą gyvūnams - ScienceDaily

„Texas A&M AgriLife Research“ mokslininkai naudoja dirbtinį intelektą, kad pasiektų naują dumblių gamybos rekordą, kuris yra patikimas ir ekonomiškas biokuro šaltinis, kuris gali būti naudojamas kaip alternatyvus kuro šaltinis reaktyviniams lėktuvams ir kitiems transporto poreikiams.

Joshua Yuan, Ph.D., AgriLife tyrimų mokslininkas, profesorius ir Sintetinės biologijos ir atsinaujinančių produktų profesorius Teksaso A&M žemės ūkio ir gyvosios gamtos mokslų koledžo Augalų patologijos ir mikrobiologijos katedroje, vadovauja tyrimo projektui. Projekto komandą sudaro Augalų patologijos ir mikrobiologijos katedros absolventas Bin Longas; Bart Fischer, Ph.D., Teksaso A&M žemės ūkio ir maisto politikos centro ir Teksaso A&M žemės ūkio ekonomikos departamento direktorius; Henry Bryant, mokslų daktaras, Žemės ūkio ekonomikos katedra; ir Yining Zeng, Ph.D., JAV Energetikos departamento nacionalinės atsinaujinančios energijos laboratorijos mokslininkas.

Dumblių, kaip biokuro, apribojimų sprendimas

„Dumblių biokuro komercializacijai trukdė santykinai mažas derlius ir didelės derliaus nuėmimo išlaidos“, – sakė Yuanas. “Ribotas šviesos skverbtis ir prasta auginimo dinamika prisidėjo prie mažo derliaus.”

Įveikę šiuos iššūkius, gyvybingi dumblių biodegalai galėtų sumažinti anglies dvideginio išmetimą, sušvelninti klimato kaitą, sumažinti priklausomybę nuo naftos ir pakeisti bioekonomiką, sakė Yuanas.

Yuan anksčiau sėkmingai ieškojo būdų, kaip kukurūzų ražienas, žoles ir meskitą paversti biologiškai skaidomomis, lengvomis medžiagomis ir bioplastikomis. Jo naujausiame projekte naudojamas patentuotas dirbtinio intelekto pažangus mokymosi modelis, skirtas prognozuoti dumblių šviesos skverbimąsi, augimą ir optimalų tankį. Numatymo modelis leidžia nuolat rinkti sintetinius dumblius naudojant hidroponiką, kad būtų išlaikytas greitas augimas esant optimaliam tankiui, kad būtų užtikrintas geriausias šviesos prieinamumas.

„Texas A&M AgriLife Research“ mokslininkai naudoja dirbtinį intelektą, kad gamintų dumblius kaip patikimą, ekonomišką biokuro šaltinį. Šioje iliustracijoje pavaizduotas mašininiu mokymusi pagrįsto pusiau nepertraukiamo dumblių auginimo (SAC) ir agregacija pagrįsto sedimentacijos (ABS) integravimas biokuro gamybai. (Iliustracija: Texas A&M AgriLife Research)

Yuan metodas ir komanda sėkmingai pasiekė lauko eksperimento metu – 43,3 gramo kvadratiniam metrui per dieną biomasės produktyvumo, o tai būtų pasaulio rekordas. Naujausias DOE tikslinis diapazonas yra 25 gramai kvadratiniam metrui per dieną.

“Dumbliai gali būti naudojami kaip alternatyvus energijos šaltinis daugelyje pramonės šakų, įskaitant biokurą ir kaip reaktyvinį kurą”, – sakė Yuanas. “Dumbliai yra geras alternatyvus kuro šaltinis šiai pramonei. Tai alternatyvi žaliava bioetanolio perdirbimo gamyklai, kuriai nereikia išankstinio apdorojimo. Tai mažesnė kaina nei anglis ar gamtinės dujos. Tai taip pat užtikrina efektyvesnį anglies surinkimo ir panaudojimo būdą.”

Yuanas sakė, kad dumbliai taip pat gali būti naudojami kaip gyvūnų pašaro šaltinis. „AgriLife Research“ anksčiau tyrė dumblius kaip gyvulių baltymų šaltinį.

Dumbliai kaip atsinaujinanti energija

Dumblių biokuras yra laikomas vienu iš geriausių atsinaujinančios energijos sprendimų, tačiau jo komercializaciją stabdo augimo apribojimai, atsirandantys dėl abipusio šešėliavimo ir didelių derliaus sąnaudų.

„Mes įveikiame šiuos iššūkius patobulindami mašininį mokymąsi, kad informuotume apie pusiau nepertraukiamo dumblių auginimo (SAC) projektą, kad išlaikytume optimalų ląstelių augimą ir sumažintume abipusį šešėliavimą“, – sakė jis.

Yuanas sakė, kad naudoja agregacija pagrįstą sedimentacijos strategiją, skirtą nebrangiai surinkti biomasę ir ekonomišką SAC.

„Agregacija pagrįsta sedimentacija pasiekiama sukūrus greitai augančią melsvadumblių padermę Synechococcus elongatus UTEX2973, kad būtų gaminamas limonenas, kuris padidina cianobakterijų ląstelių paviršiaus hidrofobiškumą ir įgalina veiksmingą ląstelių agregaciją ir nusėdimą“, – sakė jis.

Padaryti dumblius ekonomiška energija

Padidinus SAC su lauko tvenkinių sistema, gaunamas 43,3 gramo biomasės išeiga iš kvadratinio metro per dieną, todėl minimali biomasės pardavimo kaina sumažėja iki maždaug 281 USD už toną, teigiama žurnalo straipsnyje. Palyginimui, standartinė nebrangi žaliava biomasei etanolyje yra kukurūzai, kurie šiuo metu kainuoja maždaug 6 USD už bušelį arba 260 USD už toną. Tačiau juanio procesas nereikalauja brangaus išankstinio apdorojimo prieš fermentaciją. Prieš fermentaciją kukurūzai turi būti sumalti, o košė išvirti.

“Dumbliai kaip atsinaujinantis kuro šaltinis buvo karšta tema prieš dešimtmetį”, – sakė Fischeris. “Dėl to yra daug skepticizmo. Aš netgi buvau nusiteikęs skeptiškai. Tačiau darbas, kurį atlieka Joshua, yra neįtikėtinai novatoriškas. Džiaugiamės galėdami bendradarbiauti šiame projekte. Esant tokiam produktyvumo lygiui, kurį jie pasiekia, ir atsižvelgiant į mažas išlaidas derlius, kurį leidžia padermė – tai rodo daug žadančių.

Yuanas teigė, kad nepaisant didelio potencialo ir didelių pastangų, dumblių biokuro komercializacijai trukdė ribotas saulės spindulių įsiskverbimas, prasta auginimo dinamika, santykinai mažas derlius ir ekonomiškai efektyvių pramoninių derliaus nuėmimo metodų nebuvimas.

„Įrodyta, kad ši technologija yra įperkama ir padeda varyti dumblius kaip tikrą alternatyvią energijos formą“, – sakė jis.

Grupės išvados buvo paskelbtos sausio mėn Gamtos komunikacijos. Vykdomus tyrimus finansuoja JAV Energetikos departamento Fosilinės energijos biuras. Darbas taip pat finansuojamas iš dovanos iš dr. Johnas ’90 ir Sally ’92 Hood, kurie neseniai susitiko su Yuan ir aptarė jo biokuro tyrimų programą. Dovaną valdo Teksaso A&M fondas.

.

Leave a Comment

Your email address will not be published.